广播电视无线发射台站接地设计与等电位连接技术研究.pdf

第 5 卷 第 8 期 新一代信息技术 Vol.5 No.8 2022 年 4 月 NEW GENERATION OF INFORMATION TECHNOLOGY Apr.2022 通讯作者:罗春美(1983)，女，工程师，研究方向：中波台的运行维护等方面。DOI:10.3969/j.issn.2096-6091.2022.08.005 广播电视无线发射台站接地设计与 等电位连接技术研究 罗春美(云南省广播电视局临沧 699 台，云南 临沧 677000)摘 要：接地设计与等电位技术对于广播电视发射台站设备的正常工作起到了至关重要的作用，能够有效降低因自然环境、气候以及技术维护不及时等客观因素带来的诸多影响，有效保证了发射台站的可靠持久运行，避免了安全播出事故的发生。因此，本文着力从技术特点和重要性入手，深入探讨了接地与等电位连接技术设计思路、应用方法和施工方案，提出的级联式混合拓扑结构能够有效满足发射台站设备对于地网和等电位的指标要求，具有一定的借鉴意义。关键词：广播电视；接地设计；等电位连接；跨步电压 本文著录格式：罗春美.广播电视无线发射台站接地设计与等电位连接技术研究J.新一代信息技术，2022，5(8):18-21 中图分类号：TN94 文献标识码：A Research on Grounding Design and Equipotential Connection Technology of Radio and Television Wireless Transmitting Station LUO Chun-mei(Yunnan Radio and Television Bureau Lincang 699,Yunnan Lincang 677000,China)Abstract:Grounding design and equipotential technology play a vital role in the normal operation of radio and television trans-mitting station equipment.It can effectively reduce many effects caused by objective factors such as natural environment,climate and untimely technical maintenance,effectively ensure the reliable and lasting operation of transmitting station and avoid the occurrence of safe broadcasting accidents.Therefore,starting from the technical characteristics and importance,this paper deeply discusses the design idea,application method and construction scheme of grounding and equipotential connection technology.The proposed cascade hybrid topology can effectively meet the index requirements of transmitting station equipment for ground-ing grid and equipotential,which has a certain reference significance.Key words:radio and television;grounding design;equipotential bonding;step voltage Citation:LUO Chun-mei.Research on Grounding Design and Equipotential Connection Technology of Radio and Television Wireless Transmitting StationJ.New Generation of Information Technology,2022,5(8):18-21 0 引言 广播电视无线发射台站通常建设的地理位置位于高山或者海拔较高的点位上，导致信号传输不够稳定、信息技术应用困难以及设施设备维护成本高等情况，严重制约了基于融媒体时代的智慧台站建设与无人化、自动化技术应用创新，尤其是对于系统工作的稳定性、可靠性难以实现持续性保证1。基于此，结合经济发展的宏观背景和人民群众的客观需求，发射台站接地设计与等电位连接技术问题需要进行深入系统的研究，并结合技术应用场景和新型业态模式进行创新式建设，从机制、系统、应 用多领域推进台站全面建设，构建科学合理的台站接地设计与等电位连接技术的协同体系和应用机制。对于广播电视无线发射台站而言，在方案设计规划和技术应用中应结合台站的运行模式和对接的未来发展趋势，有效应对设计中设施设备的更新换代以及技术兼容问题，从接地方案与等电位连接技术等环节进行深入研究，并做好整体性、系统性设计，从而为用户端提供优质服务。1 发射台站接地设计方案 1.1 发射台站接地目的 考虑到发射台站电位点的设计需要，需要设计8 期 罗春美:广播电视无线发射台站接地设计与等电位连接技术研究 19 零线作为电路技术的参考。这里的接地主要是将回路节点通过导电物与地面进行有效连接，从而使整个电位点保持零电位2。核心目的是出于对系统的安全保护和作为电路信号的标注点。1.2 发射台站接地方案 现阶段，发射台站机房内电气设施接地主要采取的是网状拓扑结构，如图 1 所示，基于网状结构设计的机房需要贴墙铺设网状结构的地线，供电设备、负载设施以及信号传输等电器的接地点均通过地线网状结构连接，并最终汇集到机房的四个方向角落的联合地网3。1.3 接地设计思路 接地设计意义在于当发射台站机房正常工作时或出现突发状况（电力故障）前提下，如何在第一 时间对人员和设施进行保护，这里可以首先计算跨步电压为4：026bbkkkbbRRUEERRR（1）接触电压为：00.51.5bbjjjbbRRUEERRR（2）其中为土壤的电阻率。通过式（1）和式（2）可以看出，一旦加大了的数值，可以有效增加人与地面的电阻值，并有效降低跨步/接触电压的数值。此外考虑到建设实际和使用效率，可以采取其他策略以降低实际风险，例如：重点关注机房配电的漏电保护机制，采用自动截流模式自感应设计以减轻系统风险，如图 2 所示。图 1 广播电视无线发射台站接地网状设计方案 Fig.1 grounding mesh design scheme of radio and television wireless transmitting station 图 2 广播电视无线发射台站机房接地网设计图例 Fig.2 design legend of grounding grid in machine room of radio and television wireless transmitting station （1）信号质效的影响分析 在信号发射、传输整个进程中，干扰因素对于信号质效的影响非常大，严重制约用户端对于广播电视服务的体验度5。其中最大的干扰来自电路设计中参考点位的零电位接触与电路中电感线圈或电阻器产生的模拟电流对于广播电视信号的干扰，尤其是对于模拟信号的干扰。基于此，在机房铺设地线过程中，严格落实安全设计规范和技术标准要求，尽量通过接地设计降低信号级的干扰，以及环境因素对于广播电视信号传输设备工作的破坏。（2）防雷击的接地措施 防雷击的接地措施更多体现在对于发射台站电子器件、设施设备等的工作保护，以防止过载电路击穿整个系统电路，需要重点排查发射天线与机房地网之间的差模、共模所产生的雷击电压防护，通常情况下前者的数值会小于后者的数值。由于雷击电压会造成接地点位的电压数值极速升高，极易造成信号电路板、电子线路等部件的损毁，而仅仅采取接地措施很难完全解决雷击问题。从原理上分析，接地电阻的数值能够有效控制在一个较低的范围水平，对于发射台站而言，能够取得一定的防雷击效果，但并不能够有效解决所有问题，还需要重点关注接地线的电感数值，这对于整体设备的影响要大得多。由于在工程设计建设过程中，地网设计会导致系统工作环境所有的设备都是等电位数值，几乎20 新一代信息技术 2022 年 不存在任何点位差值，而反映在电感上却是极易造成不同设备的电位差，因此关键在于首先要设计稳定可靠的接地方案，并保持信号的稳定、人员设备的基本安全，此外需要重点考虑机房内环境在电位数值的波动范围，等电位连接技术需要充分合理地运用于广播电视发射台站的建设中。2 发射台站等电位连接技术应用 2.1 重要性分析 电位差的存在，对机房中的电子设备影响巨大。在等电位连接的前提下，通过调整接地电阻数值的大小，可以对瞬时电流进行多维测试，如图 3 所示，即使当瞬时电流I10 kA，机房内的电器设备依然能够正常运行6。因此，当设备间能够基本达到等电位连接的前提时，接地电阻数值的大小对于系统整体防雷击的效果是在可控范围内的。图 3 机房电器设备采用等电位连接方式测试原理图 Fig.3 schematic diagram of equipotential connection test for electrical equipment in machine room 2.2 等电位连接基本现状 对于广播电视发射台站而言，等电位连接的基本方法是将整个发射机房内使用的金属制品和电子电气设施设备，尤其是供配电系统和发射系统中的元器件等，通过线路桥接的方式统一连接，围绕整个机房范围搭建一个内部结构稳定、外部电位平衡的电位体7。主要的实施方法可以采取以下几种：（1）基础的系统性网状设计。（2）与接地系统共建的设计。（3）网状星型拓扑连接节点的设计。以上三种方式都是比较常用的广播电视发射台站等电位连接方式，效果基本相同，在接地方式共同影响下均能够达到较好的防雷击作用8。2.3 设计方案 现阶段各县市级采用第三种网状星型拓扑连接节点设计方式较多，更多源自其稳定性更好，且设计与搭建成本较低，如图 4 所示9。首先，发射台站的机房周围设计接地系统，采用的是由铁塔和地网所组成的级联接地模式；其次，发射台站的机房内部采用的是网状星型拓扑结构实现等电位连接，机房外围则另外设计一组地排，从而满足整个机房-环境之间能够通过这种级联式混搭设计实现整体的等电位模式。2.4 工程实践 针对发射台站接地系统设计与等电位连接技术应用问题，关键是针对系统设计方案和连接方式的选取，需要结合机房所处环境位置与施工难度等（海拔高度差以及电位附近范围内的平整问题会导致施工难度的激增）。基于此，为了尽量不破坏自然生态以及考虑建设成本支出，通常情况下会采取组合模 图 4 机房联合等电位接地方案示例 Fig.4 example of combined equipotential grounding scheme for machine room 8 期 罗春美:广播电视无线发射台站接地设计与等电位连接技术研究 21 式的接地+等电位连接设置场地，即在机房核心点建立基于接地系统的级联组网模式10，有效降低设计成本和施工难度，而电位选取可以通过空间思维配备在地网附近桥接处，尽量减少连线距离和长度等。级联模式组成的联合接地网（地网+铁塔+变压器），当三者边缘间的距离L25 m时，通常需要进行接地点位的焊接，反之则不用。前文提到的接地电阻值通常技术参数设置为5，一旦遇到土壤等地理环境导致实际电阻值较大时，可以采用扩大建设的接地网范围来降低土壤电阻率的影响，即通过环形设计轮状结构的接地网，优化系统参数取值。机房内部的接地方式与机房外部设备的接地需要单独连接联合接地网，通常选取的标准是路径最短或时效最优的方式，值得注意的是机房内各电子电气设备的等电位连接，需要首先进行汇聚成排或者直接采取环形结构，通过直连的方式进入外部的接地排，如图 5 所示。图 5 广播电视无线发射台站机房等电位连接图例 Fig.5 equipotential connection legend of radio and television wireless transmitting station room 3 结论 本次针对广播电视无线发射台站接地设计和等电位连接技术的理论和实践进行了深入研究，重点对机房的整体设计思路、技术应用的重要性、建设方案设计和技术应用等环节进行充分论述，并结合前期采集的实际数据进行对比、分析，不断优化调 整技术方案，解决了在机房防雷击等问题中接地电阻与等电位对整体性能的影响以及建设实施方案对系统工程施工与成本核算的影响等，采取系统集成、分段设计与综合运用等方式解决了关键性问题，掌握接地设计和等电位连接技术对处于复杂环境条件下发射台站工作稳定性、持久性具有意义，也为中国广电行业领域的快速发展建设提供了有益探索。参考文献 1 王琳,尚致楠,李飞,等.大型短波广播发射台电磁辐射环境非等距网格测量法J.电波科学学报,2017,32(02):192-198.2 沈晓,宾正恒,黄贵德,等.避雷与接地技术在广播电视中的应用J.广播电视网络,2021,28(06):77-78.3 李莎莎,张泽星.广播电视工程中的接地技术及其实践运用J.西部广播电视,2020,41(23):196-198.4 董宝锋.广播电视工程接地技术的必要性与应用研究J.中国有线电视,2019,27(12):1407-1408.5 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